DE102009022598A1 - Human eye's absolute measuring value determining method, involves reconstructing medium of eye by local scaling factors such that two-dimensional or three-dimensional representation of medium of eye comprises absolute measuring values - Google Patents

Human eye's absolute measuring value determining method, involves reconstructing medium of eye by local scaling factors such that two-dimensional or three-dimensional representation of medium of eye comprises absolute measuring values Download PDF

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Abstract

The method involves comparing geometric characteristics of structures of a medium of an eye with geometric characteristics, which are reconstructed from measuring data of local deep-scan and/or A-scan. Local scaling factors are determined from the determined comparison of the geometric characteristics. The medium of the eye is reconstructed by the local scaling factors in such a manner that two-dimensional representation or three-dimensional representation of the medium of the eye comprises absolute measuring values in all directions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung absoluter, hochgenauer Messwerte der bekannten Merkmale der Strukturen eines Auges, insbesondere dessen Retina und Vorderkammer.The The present invention relates to a method for determining absolute, highly accurate measurements of the known features of the structures of an eye, especially its retina and anterior chamber.

Zur Bestimmung der bekannten Merkmale der Strukturen eines Auges gibt es im Stand der Technik eine Reihe bekannter Verfahren und Messgeräte, wobei sich hierzu vor allem Ultraschallmessgeräte und optische Messgeräte auf der Basis kurzkohärenter Verfahren durchgesetzt haben.to Determining the known features of the structures of an eye there in the prior art, a number of known methods and measuring devices, for this purpose, especially ultrasound and optical Measuring instruments based on short-coherent methods have enforced.

Bei den Ultraschallgeräten gibt es zwei verschiedene Ausführungsformen, die entweder nach dem sogenannten „A-Scan”-Prinzip oder nach dem „B-Scan”-Prinzip arbeiten. Während der A-Scan nur eine Messung in axialer Richtung, d. h. in die Tiefe vorsieht, erfolgt beim B-Scan eine zusätzliche Messung in transversaler Richtung. Das Ultraschallverfahren erfordert grundsätzlich direkten Kontakt zum Auge.at There are two different embodiments of the ultrasound devices either according to the so-called "A-Scan" principle or work on the "B-scan" principle. While the A-scan only one measurement in the axial direction, d. H. in depth, An additional measurement in transversal takes place during B-scan Direction. The ultrasound procedure basically requires direct contact with the eye.

In der DE 42 35 079 C2 wird hierzu eine Vorrichtung zum Untersuchen des Auges, insbesondere des menschlichen Auges beschrieben, die im wesentlichen einen kegelstumpfförmigen Halter, mit an das Auge angepasster Form darstellt, der im Innern über eine Sonde zur Auswertung akustischer (Ultraschall-)Signale verfügt. Die Sonde ist dabei gegenüber der Mittelachse des Halters geneigt angeordnet und sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von pulsförmigen Signalen geeignet.In the DE 42 35 079 C2 For this purpose, a device for examining the eye, in particular the human eye is described, which is essentially a frusto-conical holder, adapted to the eye shape, which has inside a probe for the evaluation of acoustic (ultrasonic) signals. The probe is inclined relative to the central axis of the holder and suitable both for transmitting and for receiving pulse-shaped signals.

Die spezifischen Nachteile von Ultraschallgeräten liegen zum einen in einer geringeren Genauigkeit und zum anderen in der Notwendigkeit des direkten Kontaktes zum Auge, welcher immer ein Risiko für die Übertragung von Infektionen beinhaltet und zum anderen ist es erforderlich das Auge für die Messwertbestimmung zu anästhesieren. Da bei Ultraschallgeräten eine Ausrichtung auf die Sehachse des Auges nicht automatisch erfolgt, sind bei Bedarf spezielle Mittel dafür vorzusehen.The specific disadvantages of ultrasound devices lie to one in a lesser accuracy and on the other in need direct contact with the eye, which is always a risk to involves the transmission of infections and the other it is necessary the eye for the measured value determination to anesthetize. As with ultrasound machines a Alignment to the visual axis of the eye is not automatic, If necessary, special resources should be provided for this purpose.

Analog zu den Ultraschallgeräten, bei denen anhand der akustischen Signale Bilder der Strukturübergänge rekonstruiert werden, werden bei den optischen Messgeräten auf der Basis kurzkohärenter Verfahren optische Bilder der Strukturübergänge als zweidimensionale Tiefenschnittbilder dargestellt. Als kurzkohärentes Messverfahren hat sich hierbei das sogenannte OCT-Verfahren (OCT = optical coherence tomography) durchgesetzt, bei dem kohärentes Licht mit Hilfe eines Interferometers zur Entfernungsmessung reflexiver und streuender Materialien eingesetzt wird. Die optische Kohärenztomographie am menschlichen Auge liefert beim Scan in die Tiefe, aufgrund der Änderungen im Brechungsindex an allen optischen Grenzflachen messbare Signalantworten.Analogous to the ultrasound machines, where by the acoustic Signals images of the structure transitions reconstructed be based on the optical gauges short coherent method optical images of the structure transitions represented as two-dimensional depth sectional images. As short-coherent Measuring method has in this case the so-called OCT method (OCT = optical coherence tomography), in which coherent Light with the help of an interferometer for distance measurement reflexive and scattering materials is used. Optical Coherence Tomography at human eye delivers depth when scanning, due to changes measurable signal responses in the refractive index at all optical interfaces.

Das beispielsweise in US 5,321,501 beschriebene Grundprinzip des OCT-Verfahrens basiert auf der Weißlicht-Interferometrie und vergleicht die Laufzeit eines Signals mit Hilfe eines Interferometers (meist Michelson-Interferometer). Dabei wird der Arm mit bekannter optischer Weglänge (= Referenzarm) als Referenz zum Messarm herangezogen. Die Interferenz der Signale aus beiden Armen ergibt ein Muster, aus dem man die relative optische Weglänge innerhalb eines A-Scans (einzelnes Tiefensignal) herauslesen kann. In den eindimensionalen Rasterverfahren wird der Strahl dann, analog zur Ultraschalltechnik transversal in einer oder zwei Richtungen geführt, womit sich ein flächiger B-Scan oder ein dreidimensionales Tomogramm (C-Scan) aufnehmen lässt.This example in US 5,321,501 The basic principle of the OCT method described is based on white-light interferometry and compares the transit time of a signal with the aid of an interferometer (usually Michelson interferometer). The arm with known optical path length (= reference arm) is used as a reference to the measuring arm. The interference of the signals from both arms gives a pattern from which one can read the relative optical path length within an A-scan (single depth signal). In the one-dimensional scanning methods, the beam is then transversely guided in one or two directions analogously to ultrasound technology, with which a planar B-scan or a three-dimensional tomogram (C-scan) can be recorded.

Bei den in der Ophthalmologie verwendeten OCT-Verfahren haben sich zwei verschiedene Typen durchgesetzt. Zur Bestimmung der Messwerte wird beim ersten Typ der Referenzarm in der Länge verändert und kontinuierlich die Intensität der Interferenz gemessen, ohne dass dabei das Spektrum berücksichtigt wird. Dieses Verfahren wird als „Time Domain”-Verfahren bezeichnet. Bei dem anderen, als „Frequency Domain” bezeichneten Verfahren, wird hingegen zur Bestimmung der Messwerte das Spektrum berücksichtigt und die Interfe renz der einzelnen spektralen Komponenten erfasst. Deshalb spricht man einerseits vom Signal in der Zeitdomäne (Time Domain) und andererseits vom Signal in der Frequenzdomäne (Frequency Domain).at The OCT methods used in ophthalmology have two enforced different types. To determine the measured values, the first type of reference arm changed in length and continuously measured the intensity of the interference, without taking the spectrum into account. This Procedure is referred to as "time domain" method. In the other, called "Frequency Domain" Method, on the other hand, the spectrum is determined to determine the measured values and the interference of the individual spectral Components detected. Therefore one speaks on the one hand of the signal in the time domain and, on the other hand, the signal in the frequency domain.

Der Vorteil des „Frequency Domain”-Verfahrens liegt in der einfachen und schnellen simultanen Messung, wobei vollständige Informationen über die Tiefe ermittelt werden können, ohne bewegliche Teile zu benötigen. Dies erhöht die Stabilität und die Geschwindigkeit.Of the Advantage of the "Frequency Domain" method lies in the simple and fast simultaneous measurement, being complete Information about the depth can be determined without requiring moving parts. This increases the stability and the speed.

Das „Frequency Domain”-Verfahren lässt sich in Abhängigkeit der verwendeten Lichtquelle in simultane und sequentielle Verfahren unterteilen. Das simultane, eine breitbandige Lichtquelle erfordernde Verfahren wird auch als „(Parallel) Spectral Domain”-Verfahren bezeichnet, wobei das sogenannte „Fourier(Transform)”-Verfahren eine weitere Untergruppe darstellt. Im Gegensatz dazu wird beim simultanen Verfahren eine durchstimmbare Lichtquelle mit veränderlicher Wellenlänge verwendet, wobei das sequentielle „Frequency Domain”-Verfahren wird auch als ”Swept source”-Verfahren bezeichnet wird.The "Frequency Domain "method is dependent the light source used in simultaneous and sequential procedures divide. The simultaneous, requiring a broadband light source Procedure is also called "(Parallel) Spectral Domain" procedure wherein the so-called "Fourier (Transform)" method represents another subgroup. In contrast, at the simultaneous Process a tunable light source with variable Wavelength, where the sequential "Frequency Domain "method is also called" swept source "method referred to as.

Im Gegensatz dazu lässt sich das „Time Domain”-Verfahren in Abhängigkeit des verwendeten Detektors in simultane und sequentielle Verfahren unterteilen, wobei stets eine breitbandige Lichtquelle verwendet wird. Während beim simultanen „Time Domain”-Verfahren der aufgeweitete Messstrahl auf ein Dioden-, CCD- oder CMOS-Array fällt, wird der Messstrahl beim sequentiellen „Time Domain”-Verfahren über einen interferometrischen Strahlteiler und einen verschiebbaren Spiegel im Referenzarm auf eine einfache, hochempfindliche Diode gelenkt. Dieses Verfahren wird auch als „en-face”-OCT bezeichnet.In contrast, the "time domain" method can be used depending on the used Divide the detector into simultaneous and sequential methods, always using a broadband light source. While in the simultaneous "time domain" method, the expanded measuring beam falls on a diode, CCD or CMOS array, the measuring beam in the sequential "time domain" method via an interferometric beam splitter and a movable mirror in the reference arm to a simple, steered highly sensitive diode. This process is also referred to as "en-face" OCT.

Der große technologische Vorteil der OCT ist die Entkopplung der Tiefenauflösung von der transversalen Auflösung. Im Gegensatz zur Mikroskopie kann dadurch die dreidimensionale Struktur des zu untersuchenden Gegenstandes erfasst werden. Die rein reflexive und damit berührungslose Messung ermöglicht die Erzeugung mikroskopischer Bilder von lebendem Gewebe (in vivo).Of the Great technological advantage of OCT is the decoupling the depth resolution of the transverse resolution. In contrast to microscopy, this allows the three-dimensional structure of the object to be examined. The purely reflexive and thus non-contact measurement allows the Generation of microscopic images of living tissue (in vivo).

In Publikationen von A. F. Fercher und Mitarbeitern („Measurement of optical distances by optical spectrum modulation”, Proc. SPIE Vol. 2083, 263–267, 1993) wurden das Fourier-optische OCT-Verfahren im allgemeinen und auch die spezielle Bestimmung der Kohärenzfunktion des vom Auge reflektierten Lichtes durch inverse Fourier-Transformation der spektralen Intensitätsverteilung beschrieben ( „In Vivo Optical Coherence Tomography in Ophthalmology”, Bellingham, W. A.: SPIE. pp. 355–370, ISBN 0-8194-1379-8, 1993 ).In publications of AF Fercher and coworkers ("Measurement of optical distances by optical spectrum modulation", Proc. SPIE Vol. 2083, 263-267, 1993) the Fourier optical OCT method in general and also the special determination of the coherence function of the light reflected by the eye by inverse Fourier transformation of the spectral intensity distribution have been described ( "In Vivo Optical Coherence Tomography in Ophthalmology", Bellingham, WA: SPIE. pp. 355-370, ISBN 0-8194-1379-8, 1993 ).

Die Verwendung des Fouriertransformations-Verfahrens speziell zur Messung intraokularer Distanzen entlang einem Einzelstrahl durch die Pupille wurde von A. F. Fercher und Mitarbeitern („Measurement of Intraocular Distances by Backscattering Spectral Interferometry”, Opt. Commun. 117, 43–48, 1995 ) beschrieben und durch G. Häusler und M. W. Lindner zur Herstellung von OCT-Bildern benutzt (”Coherence RADAR” and ”spectral RADAR”-New tools for dermatological diagnosis, J. Biomed. Opt. 3(1), 21–31, 1998) .The use of the Fourier transform method, specifically for measuring intraocular distances along a single beam through the pupil, has been used by AF Fercher et al ("Measurement of Intraocular Distances by Backscattering Spectral Interferometry", Opt. Commun. 117, 43-48, 1995 ) and by G. Häusler and MW Lindner for the production of OCT images ("Coherence RADAR" and "Spectral RADAR" new tools for dermatological diagnosis, J. Biomed., Opt. 3 (1), 21-31, 1998). ,

In der DE 43 09 056 A1 wird ein Verfahren zur Ermittlung der Entfernung und Streuintensität von streuenden Punkten beschrieben, bei dem die Entfernung und die lokale Streuintensität durch Fouriertransformation des Spektrums nach der Wellenlänge bestimmt wird.In the DE 43 09 056 A1 A method for determining the distance and scattering intensity of scattering points is described, in which the distance and the local scattering intensity are determined by Fourier transformation of the spectrum by wavelength.

Ein Verfahren bei dem dreidimensionale Bilder der Retina aus En-face OCT Aufnahmen synthetisiert werden können, wurde von A. G. Podoleanu, J. A. Rogers, D. A. Jackson, und S. Dunne beschrieben („Three dimensional OCT images from retina and skin”, Opt. Express, 7, pp. 292–298, 2000) .A method in which three-dimensional images of the retina can be synthesized from En-face OCT images has been developed by AG Podoleanu, JA Rogers, DA Jackson, and S. Dunne ("Three dimensional OCT images from retina and skin", Opt. Express, 7, pp. 292-298, 2000). ,

Ein Parallel-OCT Verfahren, welches ebenfalls einen Stufen-Referenzspiegel nutzt, ist in der US 6,268,921 B1 beschrieben. Der Stufen-Referenzspiegel wird hierbei zur Realisierung des Tiefen-Scans bei der sogenannten Time-Domain OCT verwendet. Dementsprechend sind die Stufengrößen auch deutlich größer als λ/8. Die Stufen sind außerdem nicht mit periodisch wiederkehrenden Ge samthöhen sondern über die gesamte Fläche treppenförmig verteilt. Der in dieser Lösung weiterhin verwendete Phasenshifter wirkt auf den gesamten Referenz- oder Messarm gleich. Diese Unterschiede ergeben sich natürlich aus der dort auch vorliegenden anderen Problemstellung.A parallel OCT method, which also uses a step reference mirror is in the US 6,268,921 B1 described. The step reference mirror is used here for realizing the depth scan in the so-called Time Domain OCT. Accordingly, the step sizes are also significantly larger than λ / 8. In addition, the steps are not distributed with periodically recurring overall heights but are distributed step-like over the entire surface. The phase shifter still used in this solution has the same effect on the entire reference or measuring arm. Of course, these differences arise from the other problem presented there.

Ein ähnliches, auf piezoelektrischem Phase-Shifting Phasenmessung beruhendes Verfahren, ist Inhalt der US 6,377,349 B1 . Bei dieser Lösung wird der Referenzspiegel piezoelektrisch verschoben. Diese Verschiebung und die erforderlichen zusätzlichen Belichtungen und das mehrfache Auslesen des Photodetektor-Arrays benötigen jedoch Zeit, was bei lebenden Objekten wie dem Auge zu Bewegungsartefakten führt.A similar method based on piezoelectric phase-shifting phase measurement is the content of US 6,377,349 B1 , In this solution, the reference mirror is moved piezoelectrically. However, this shift and the required additional exposures and multiple readout of the photodetector array take time, resulting in motion artifacts in living objects such as the eye.

Ein konventionelles OCT-Verfahren zur Bestimmung der Abmessungen der vorderen Augenabschnitte, unter Verwendung einer Spaltlampe und eines Handgerätes, wurde von S. Radhakrishnan und anderen („Real time optical coherence tomography of the anterior segment using hand-held and slit-lamp adapted systems”, Proc. SPIE 4619, 227–229, 2002) beschrieben. Das auf Time-Domain OCT beruhende Gerät arbeitet sehr schnell und liefert acht Bilder je Sekunde. Beispielsweise kann man für eine dreidimensionale Darstellung der vorderen Augenstruktur die 8 Bilder je Sekunde auf die gesamte Pupille äquidistant verteilen; dann benötigt man etwa 1 Sekunde zur Datenaufnahme. Demgegenüber kann die der vorliegenden Anmeldung zugrunde liegende Methode die erforderlichen Daten in Millisekunden registrieren.A conventional OCT method for determining the dimensions of the anterior segment of the eye, using a slit lamp and a hand-held device, has been proposed by S. Radhakrishnan and others ("Real time optical coherence tomography of the anterior segment using hand-held and slit-lamp adapted systems", Proc. SPIE 4619, 227-229, 2002). described. The Time Domain OCT-based device works very fast and delivers eight frames per second. For example, for a three-dimensional representation of the anterior eye structure, the 8 images per second can be distributed equidistantly to the entire pupil; then you need about 1 second to record data. In contrast, the method underlying the present application can register the required data in milliseconds.

Bei den optischen Messgeräten auf der Basis kurzkohärenter Verfahren wird das Interferometerprinzip nach dem Dualbeamverfahren genutzt. Dieses Verfahren ist berührungslos und arbeitet mit derzeit höchster Genauigkeit. Auf diesem Messprinzip basierende Lösungen werden beispielsweise beschrieben in DE 198 12 297 C2 , DE 103 60 570 A1 und WO 2004/071286 A1 .In the case of optical measuring instruments based on short-coherent methods, the interferometer principle is used according to the dual beam method. This method is non-contact and works with the highest accuracy. Solutions based on this measurement principle are described, for example, in US Pat DE 198 12 297 C2 . DE 103 60 570 A1 and WO 2004/071286 A1 ,

Die in den beiden Schriften US 2008/0007691 A1 und US 2008/0007692 A1 beschriebenen Lösungen betreffen Geräte und Methoden zur spektralen Mes sung des Fundus. Die Erzeugung unterschiedlicher, spektraler Fundusbilder erleichtert dabei die Identifizierung der über unterschiedliche spektrale Eigenschaften verfügenden Teile und Schichten des Auges und insbesondere des Fundus. Dazu verfügt die Lösung unter anderem über eine Beleuchtungsquelle zur Erzeugung eines wellenlängenabstimmbaren Lichtstrahls, eine Bildaufnahmeeinheit zur Aufnahme einer Reihe von Fundusbildern mit verschiedenen Wellenlängen sowie eine Bildverarbeitungs- und Speichereinheit. Zur Verbesserung der Fundusaufnahmen wird eine Reihe von spektralen Fundusbildern der verschiedenen Wellenlängen aufgenommen und zwar während sich die Beleuchtungsbedingen geringfügig ändern. Die Veränderung der Beleuchtungsbedingungen kann beispielsweise auch eine Erhöhung oder Verringerung der Wellenlänge in einem bestimmten Wellenlängenbereich bedeuten. Im Anschluss daran werden die aufgenommenen Fundusbilder noch entsprechend korrigiert, so dass diese den gleichen Bildausschnitt beinhalten. Zusätzlich werden die Fundusaufnahmen mit Hilfe verschiedener Bildbearbeitungs-Tools optimiert. Durch die vorliegende Lösung wird somit gewährleistet, dass besondere Teile in einem Fundusbild, wie beispielsweise retinale Arterien oder Venen in der Netzhaut, der Sehnervkopf, die Aderhaut oder der Makula-Bereich einfach und präzise auf der Grundlage ihrer spektralen Charakteristik eindeutig identifiziert werden kann.The in the two writings US 2008/0007691 A1 and US 2008/0007692 A1 described solutions relate to devices and methods for spectral measurement of the fundus Mes. The generation of different, spectral fundus images facilitates the identification of the parts and layers of the eye and in particular the fundus which have different spectral properties. The solution has, among other things an illumination source for generating a wavelength tunable light beam, an image acquisition unit for receiving a series of fundus images at different wavelengths, and an image processing and storage unit. To improve the fundus recordings, a series of spectral fundus images of the different wavelengths are taken while the lighting conditions change slightly. The change in the illumination conditions can also mean, for example, an increase or decrease in the wavelength in a specific wavelength range. Following this, the recorded fundus images are corrected accordingly so that they contain the same image detail. In addition, the fundus images are optimized using various image editing tools. The present solution thus ensures that particular parts in a fundus image, such as retinal arteries or veins in the retina, the optic nerve head, the choroid, or the macular region can be uniquely and precisely identified based on their spectral characteristics.

Die in der US 2008/0204655 A1 beschriebene Lösung betrifft ein Gerät zur Beobachtung, Bildaufnahme und Bildverarbeitung des Fundus eines Auges. Das beschriebene Gerät ist in der Lage ein tomographisches Bild eines Fundus des Auges zu erzeugen, um daraus optische Informationen zu einem Zustand eines Punktes des Auges abzuleiten, die Vergrößerung des optischen Systems des Auges zu berechnen und die tomographischen Aufnahmen zu analysieren. Zur Erzeugung der tomographischen, 2-dimensionalen Bilder des Fundus verfügt die Lösung neben den üblichen Einheiten zur Beleuchtung sowie zur Bildaufnahme-, Bildverarbeitung- und Bildspeicherung über eine OCT-Einheit für den A-Scan und eine Scan-Einheit für den B-Scan. Hierbei strahlt die Lichtquelle für die Beobachtung Beleuchtungslicht mit einer Wellenlänge im sichtbaren Wel lenlängenbereich, beispielsweise zwischen 400 und 700 nm und für die Bildgebung mit einer Wellenlänge im nahen Infrarot-Bereich, beispielsweise zwischen 700 und 800 nm ab.The in the US 2008/0204655 A1 described solution relates to a device for observation, image acquisition and image processing of the fundus of an eye. The apparatus described is capable of generating a tomographic image of a fundus of the eye to derive therefrom optical information on a condition of a point of the eye, to calculate the magnification of the optical system of the eye and to analyze the tomographic images. To generate the tomographic, 2-dimensional images of the fund, the solution has the usual units for lighting and for image acquisition, image processing and image storage on an OCT unit for the A-scan and a scan unit for the B-scan. In this case, the light source for observation emits illumination light having a wavelength in the visible wavelength range, for example between 400 and 700 nm and for imaging with a wavelength in the near infrared range, for example between 700 and 800 nm.

Die in den beiden Schriften US 7,365,856 B2 und US 2006/0228011 A1 beschriebenen Lösungen betreffen die optische Kohärenztomographie (OCT). Dabei werden Effekte die durch Bewegung der Probe hervorgerufen werden, korrigiert. Während eine erste Reihe von A-Scans in so kurzer Zeit realisiert wird, dass nennenswerte Bewegung der Probe nicht stattfinden, ist eine zweite Reihe von A-Scans von sich überlappenden Regionen so umfangreich, dass Bewegungen der Probe auftreten können. Zur Kompensation einer eventuellen Bewegung der Probe werden A-Scans aus der ersten Reihe stichprobenartig mit A-Scans aus der zweiten Reihe auf Grundlage einer Ähnlichkeitsanalyse verglichen, wobei das Vergleichspaar von A-Scans die gleiche Region der Probe beinhalten muss. Wenn keine Probe Bewegung stattgefunden hat, ist davon auszugehen, dass der Verlauf der Imaging-Scan-Muster, bei gleicher Stellung des Scanners, identisch ist, wo hingegen eine Bewegung der Probe dazu führt, dass die Imaging-Scan-Muster für beide A-Scans differieren, insbesondere gegeneinander verschoben sind. Aus der stichprobenartig gefunden „Bewegung” der Imaging-Scan-Muster und der daraus resultierenden aktuellen Informationen über den Betrag und die Richtung der Verschiebung der Probe lässt sich die tatsächliche Bewegung der Probe interpolieren. Anhand der so ermittelten Kurve der Bewegung der Probe lässt sich ein 3D-Bild des Fundus, welches frei von Bewegungsartefakten ist, ermitteln.The in the two writings US 7,365,856 B2 and US 2006/0228011 A1 solutions described relate to optical coherence tomography (OCT). Thereby effects caused by movement of the sample are corrected. While a first series of A-scans is realized in such a short time that appreciable movement of the sample does not occur, a second series of A-scans of overlapping regions is so extensive that movements of the sample may occur. To compensate for any movement of the sample, first-row A-scans are randomly compared to A-scans from the second row based on a similarity analysis, and the A-scan comparison pair must include the same region of the sample. If no sample movement has taken place, it can be assumed that the course of the imaging scan pattern is identical, with the scanner in the same position, whereas movement of the sample results in that the imaging scan pattern for both A- Scans differ, especially against each other. From the randomly found "movement" of the imaging scan pattern and the resulting up-to-date information on the amount and direction of displacement of the sample, the actual movement of the sample can be interpolated. On the basis of the thus determined curve of the movement of the sample, a 3D image of the fundus, which is free of motion artifacts, can be determined.

Nach dem Stand der Technik ist ein weiteres, nichtinvasives, diagnostisches bildgebendes Verfahren bekannt, bei dem ein konfokales Scanning-Laser-Ophthalmoskop (cSLO) Verwendung findet. Nach A. Bindewald u. a. („cSLO-Fundusautofluoreszenz-Imaging-Methodische Weiterentwicklungen der konfokalen Scanning-Laser-Ophthalmoskopie”, Ophthalmologe 2005/102, Seiten 259–264) kann ein konfokales Scanning-Laser-Ophthalmoskop außer zur Fluoreszein- oder Indozyaningrünangiographie auch dazu verwendet werden, aus den erzeugten Fundusautofluoreszenz-Bilder (FAF-Bilder) verschiedene retinale Erkrankungen zu detektieren. Durch Anregung mit Licht einer geeigneten Wellenlänge und die dazu passenden Filter werden verschiedene retinale Erkrankungen durch das cSLO-System detektierbar. So werden beispielsweise FAF-Bilder mit einem cSLO-System aufgenommen, bei dem anstelle des Argonlasers ein Festkörperlaser zur Generierung des Exzitationslaserlichts (488 nm) zur Anwendung kommt. Die Detektion der FAF-Bilder erfolgt über einen Sperrfilter oberhalb 500 nm. Hierbei erreicht das neue cSLO-System eine Auflösung von bis zu 5 μm/Pixel. Veränderungen der topographischen FAF-Intensitäts-verteilung zeigen sich bei verschiedenen retinalen Pathologien, wie beispielsweise altersabhängiger Makuladegeneration (AMD), Makulaödem und genetisch determinierten Retinopathien. Auch bei diesem Verfahren werden Streuprofile aus dem Antwortsignal ausgewertet. Da an den optischen Grenzflächen diese Rückstreuung infolge der Brechzahlsprünge besonders hoch ist, ist die Bestimmung der optischen Weglängen zwischen den Grenzflächen somit ebenfalls möglich.The prior art discloses another noninvasive diagnostic imaging technique using a Confocal Scanning Laser Ophthalmoscope (cSLO). To A. Bindewald et al. ("CSLO fundus autofluorescence imaging methodological advances of confocal scanning laser ophthalmoscopy", Ophthalmologist 2005/102, pages 259-264) In addition to fluorescein or indocyanine green angiography, a confocal scanning laser ophthalmoscope can also be used to detect various retinal diseases from the fundus autofluorescence images (FAF images) produced. By excitation with light of a suitable wavelength and the appropriate filters, various retinal diseases can be detected by the cSLO system. Thus, for example, FAF images are recorded with a cSLO system, in which instead of the argon laser, a solid-state laser for generating the excitation laser light (488 nm) is used. The FAF images are detected via a cut-off filter above 500 nm. The new cSLO system achieves a resolution of up to 5 μm / pixel. Changes in topographic FAF intensity distribution are found in a variety of retinal pathologies, such as age-related macular degeneration (AMD), macular edema, and genetically determined retinopathy. Also in this method scattering profiles are evaluated from the response signal. Since this backscatter due to the refractive index jumps is particularly high at the optical interfaces, the determination of the optical path lengths between the interfaces is thus also possible.

Als Ergebnis sowohl der OCT-Verfahren als auch der konfokalen Verfahren erhält man genaue Werte von axialen Abständen in optischen Weglängen. Während die Abweichungen bei den OCT-Verfahren unterhalb der Kohärenzlänge liegen, sind die Abweichungen bei den konfokalen Verfahren, je nach Qualität der Streulichtunterdrückung zwar etwas schlechter, liegen jedoch ebenfalls noch im unteren μm-Bereich. Somit wird von diesen Verfahren eine ausreichend gute Auflösung von Medien am Auge, wie z. B. von Blutgefäßen gewährleistet.As a result of both the OCT methods and the confocal methods, accurate values of axial distances in optical path lengths are obtained. While the deviations in the OCT method are below the coherence length, the deviations in the confocal methods, depending on the quality of the scattered light suppression, although something worse, but are also still in the lower micron range. Thus, a sufficiently good resolution of media on the eye, such. B. of blood vessels guaranteed.

Die Brechungsindizes der optischen Medien wie z. B. der Hornhaut, des Kammerwassers, der Linse und des Glaskörpers sind gut bekannt und beispielsweise im Modell des Gullstrand-Auges definiert.The Refractive indices of the optical media such. B. the cornea, the Aqueous humor, the lens and the vitreous are well known and defined, for example, in the model of the Gullstrand eye.

Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen werden durch mehrere, nebeneinander gelegte, sogenannte Tiefenscans Schnittbilder der Medien des Auges bis hin zu 3D-Darstellungen erzeugt. Tiefen- oder A-Scans, zur Erzeugung von Schnittbildern des Auges in Richtung dessen optischer Achse, liefern exakte Messwerte, unabhängig davon ob der Scan entlang der optischen Achse (Tiefen- bzw. A-Richtung) oder am Pupillenrand erfolgt. Die Umrechung der ermittelten optischen Weglängen in Weglängen in Luft erfolgt über den Brechungsindex der jeweiligen optischen Medien.at become the known prior art solutions through several, side by side, so-called depth scans sectional images the media of the eye generated up to 3D representations. in-depth or A-scans, to create cross-sectional images of the eye in the direction its optical axis, provide accurate readings, regardless whether the scan along the optical axis (depth or A direction) or at the pupil edge. The conversion of the determined optical Path lengths in path lengths in air take place via the refractive index of the respective optical media.

Nachteilig wirkt sich bei den bekannten Lösungen allerdings aus, dass optische Fehler am Auge, wie beispielsweise Fehlsichtigkeit, Astigmatismus oder auch örtliche Defekte dazu führen, dass die Schnittbilder in lateraler Richtung Verzerrungen ausweisen können. Diese Verzerrungen sind lokal und individuell für jedes menschliche Auge.adversely affects in the known solutions, however, that optical defects on the eye, such as refractive error, astigmatism or even local defects cause the sectional images can show distortions in the lateral direction. These Distortions are local and individual to each human Eye.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu entwickeln, mit der die Nachteile des bekannten Standes der Technik behoben werden, so dass eine absolute Bestimmung von Größen am Auge auch in laterale Richtung mit hoher Genauigkeit erfolgen kann und die biometrischen, zwei- oder auch dreidimensionalen Darstellungen auf absoluten, fehlerfreien Messwerten basieren.Of the present invention is based on the object, a solution to develop, with the disadvantages of the known prior art be fixed, so that an absolute determination of sizes on the eye also in the lateral direction with high accuracy can and the biometric, two- or three-dimensional representations based on absolute, error-free measured values.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention the object by the features of the independent claims solved. Preferred developments and refinements are Subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung absoluter Messwerte eines Auges, basierend auf absoluten Messdaten lokaler Tiefen- bzw. A-Scans sowie bekannter Strukturen der Medien eines Auges, werden bekannte Geometriemerkmale der Strukturen der Medien des Auges die mit den aus den Messdaten der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans rekonstruierten Geometriemerkmalen verglichen, aus den ermittelten Abweichungen der Geometriemerkmale lokale Skalierungsfaktoren bestimmt und mit deren Hilfe die Medien eines Auge so rekonstruiert, dass 2D- oder 3D-Darstellungen der Medien eines Auges in alle Richtungen absolute Messwerte aufweisen.at the method according to the invention for the determination absolute measurements of an eye, based on absolute measurement data local depth or A-scans as well as known media structures of an eye, become known geometry features of the structures of Media of the eye with the data obtained from the local depth data. or A-scans of reconstructed geometric features compared, from the determined deviations of the geometry features local scaling factors determined and with the help of which the media of an eye so reconstructed that 2D or 3D representations of the media of an eye in all directions have absolute readings.

Das beschriebene Verfahren dient der absoluten, hoch genauen Bestimmung von Größen am Auge, sowohl in axialer als auch in lateraler Richtung. Daraus resultierende möglich biometrische, zwei- oder auch dreidimensionalen Darstellungen basieren somit auf absoluten, fehlerfreien Messwerten.The described method is the absolute, highly accurate determination of sizes on the eye, both in axial as well in lateral direction. Resulting in possible biometric, Two- or three-dimensional representations are thus based on absolute, error-free measured values.

Für das Verfahren ist es unerheblich, wie die für die Bestimmung erforderlichen lokalen Tiefen- bzw. A-Scans erzeugt werden. Somit kann das beschriebene Verfahren prinzipiell auch angewendet werden, wenn die für die Bestimmung erforderlichen lokalen Tiefen- bzw. A-Scans mit einem Ultraschallgerät, einem Scanning-Laser-Ophthalmoskop, einer Funduskamera o. ä. erzeugt werden.For The procedure is irrelevant, as for the determination required local depth or A-scans are generated. Consequently the described method can in principle also be used, if the local depths required for the determination or A-scans with an ultrasound device, a scanning laser ophthalmoscope, a fundus camera o. Ä. Are generated.

Als optische Verfahren bieten sich hierbei sowohl das OCT-Verfahren als auch das konfokale Messverfahren an, die genaue Werte von axialen Abständen im Auge und somit exakte optische Weglängen liefern. Während die Abweichungen bei OCT-Verfahren unterhalb der Kohärenzlänge liegen, sind diese bei konfokalen Verfahren, in Abhängigkeit von der Qualität der Streulichtunterdrückung, etwas größer als bei den OCT-Verfahren, liegen jedoch ebenfalls im unteren μm-Bereich und sind somit völlig ausreichend.When Optical methods offer both the OCT method as well as the confocal measuring method, the exact values of axial Distances in the eye and thus exact optical path lengths deliver. While the deviations in OCT procedures below are the coherence length, these are confocal Method, depending on the quality of Stray light suppression, slightly larger than in the OCT method, but are also in the lower micron range and are therefore completely sufficient.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind unabhängig von dem verwendeten ophthalmologischen Messgerät verschiedenste Messaufgaben realisierbar, wie beispielsweise:

  • – Vermessung des Nervenfaserkopfes zur Glaukomdiagnose,
  • – näherungsweise Volumenmessungen von Ödemen und anderen Pathologien,
  • – Nervenfaserschichtdickenmessungen und Darstellung,
  • – Gefäßdiagnostik,
  • – Blutflussgeschwindigkeitsmessungen oder auch
  • – Kammerwinkel- und Vorderkammertiefenmessung zur Anpassung von Intraokularlinsen (IOL).
By applying the method according to the invention, a wide variety of measuring tasks can be implemented independently of the ophthalmic measuring device used, such as, for example:
  • Measurement of the nerve fiber head for glaucoma diagnosis,
  • - approximate volume measurements of edema and other pathologies,
  • - Nerve fiber layer thickness measurements and representation,
  • - vascular diagnostics,
  • - Blood flow velocity measurements or also
  • - Chamber angle and anterior chamber depth measurement for adjustment of intraocular lenses (IOL).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The Invention will be described below with reference to embodiments described in more detail.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung absoluter Messwerte eines Auges, basierend auf absoluten Messdaten lokaler Tiefen- bzw. A-Scans sowie bekannter Strukturen der Medien eines Auges, werden bekannte Geometriemerkmale der Strukturen der Medien des Auges, mit den aus den Messdaten der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans rekonstruierten Geometriemerkmalen verglichen, aus den ermittelten Abweichungen der Geometriemerkmale lokale Skalierungsfaktoren bestimmt und die Medien eines Auge mit deren Hilfe so rekonstruiert, dass 2D- oder 3D-Darstellungen der Medien eines Auges in alle Richtungen absolute Messwerte aufweisen.at the method according to the invention for the determination absolute measurements of an eye, based on absolute measurement data local depth or A-scans as well as known media structures of an eye, become known geometry features of the structures of Media of the eye, with those from the measured data of the local depth or A-scans of reconstructed geometric features compared, from the determined deviations of the geometry features local scaling factors determined and reconstructed the media of an eye with their help so that 2D or 3D representations of the media of an eye in all directions have absolute readings.

Die bekannten Geometriemerkmale der Strukturen der Medien eines Auges werden hierbei aus den Messdaten der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans innerhalb eines kleinen Volumens rekonstruiert.The known geometric features of the structures of the media of an eye become from the measurement data of the local depth or A-scans within reconstructed a small volume.

Am menschlichen Auge sind Gewebeeigenschaften vorhanden, die sich örtlich charakterisieren lassen und typische Strukturen aufweisen. Diese typischen Strukturen werden bei einer optisch fehlerhaften Abbildung sichtbar verändert. Fehlerhafte Verzerrung können somit quantitativ erfasst und mit einem lokalen Skalierungsfaktor ausgeglichen werden. Mit .lokal” bzw. „innerhalb eines kleinen Volumens” ist damit ein Volumen definiert, welches mindestens ein Geometriemerkmal einer Struktur eines Mediums eines Auges vollständig beinhaltet.At the Human eye tissue properties are present locally be characterized and have typical structures. These typical structures are at a visually faulty figure visibly changed. Erroneous distortion can thus quantified and with a local scaling factor be compensated. With "local" or "within a small volume "is defined as a volume which is at least one geometry feature of a structure of a medium of an eye completely.

Als Strukturen der Medien eines Auges werden vorzugsweise Blutgefäße, Stäbchen bzw. Zäpfchen oder auch Nervenzellen verwendet.When Structures of the media of an eye are preferably blood vessels, Chopsticks or suppositories or nerve cells used.

Dabei weisen die Gefäße als typische Struktur in Form von Arterien und Venen an der Retina im Allgemeinen einen runden Querschnitt bzw. bei schrägen Schnittbildern einen elliptischen Querschnitt auf. Durch Extraktion des Gefäßbaumes lässt sich der Winkel der Ausrichtung der Gefäße zur optischen Achse des Auges bestimmen. Gefäße die parallel zur optischen Achse des Auges verlaufen, weisen somit bei Schnittbildern eine kreisrunde Form auf.there have the vessels as a typical structure in shape of arteries and veins at the retina in general a round Cross section or oblique sectional images an elliptical Cross-section on. By extraction of the vascular tree can be the angle of orientation of the vessels determine the optical axis of the eye. vessels which run parallel to the optical axis of the eye, thus have in sectional images on a circular shape.

Bei auftretenden, lokalen Verzerrungen weisen die Gefäße in den Bildern der Tiefen- bzw. A-Scans eine von der kreisrunden Form abweichende Form aus. In diesem Fall wird ein Verzerrungsfaktor so lange variiert, bis der Gefäßschnitt kreisrund ist.at occurring, local distortions indicate the vessels in the images of the depth or A-scans one of the circular Shape deviating shape. In this case, a distortion factor varies until the vessel section is circular.

Bei Gefäßen die schräg zur optischen Achse verlaufen, weisen die typischen Strukturen elliptische Querschnitte, mit einem definierten Achsverhältnis auf.at Vessels that run obliquely to the optical axis, The typical structures have elliptical cross sections, with one defined axis ratio.

Auftretende, lokale Verzerrungen führen zu Abweichungen von diesem definierten Achsverhältnis, die sich ebenfalls mit Hilfe lokaler Verzerrungsfaktoren korrigieren lassen.occurring, local distortions lead to deviations from this defined one Axis ratio, which also uses local distortion factors have it corrected.

Vorzugsweise werden für eine Mittelung des lokalen Skalierungsfaktors mehrere Gefäße aus einer lokalen Umgebung bestimmt. Dies ist insbesondere von Nutzen, wenn die typischen Strukturen statistische Abweichungen von der typischen Struktur aufweisen.Preferably are used for averaging the local scale factor determined several vessels from a local environment. This is especially useful if the typical structures have statistical deviations from the typical structure.

Mit Hilfe der ermittelten Skalierungsfaktoren können in den Darstellungen der Diagnoseergebnisse optische Abbildungsfehler des Auges korrigiert werden. In einer praktikablen Umsetzung der Korrektur einer 2D Darstellung wird jeder Teilbereich mit einem Faktor individuell skaliert; vorzugsweise erfolgt eine Unterteilung in X- und Y-Richtung. Man erhält eine Matrix von Skalierungsfaktoren, wobei jedem Element der Matrix ein Bildbereich der zu skalierenden Aufnahme zugeordnet ist. Für 3D Aufnahmen erhält diese Matrix eine weitere Dimension. Ebenso sind Zuordnungen in Polarkoordinaten vorstellbar.With Help of the determined scaling factors can be found in the Representations of the diagnostic results optical aberrations of the To be corrected. In a practicable implementation of the correction In a 2D representation, each subarea is individualized with a factor scales; Preferably, a subdivision takes place in the X and Y directions. One obtains a matrix of scaling factors, each element the matrix assigned an image area of the recording to be scaled is. For 3D shots, this matrix gets one another dimension. Likewise, assignments in polar coordinates are conceivable.

In einer besonderen Ausgestaltung erfolgt die Ermittlung der lokalen Skalierungsfaktoren aus den Abweichungen der Geometriemerkmale durch Optimierungsrechnung. Dabei werden die Skalierungsfaktoren so lange variiert, bis die rekonstruierten Geometriemerkmale mit den bekannten, vorgegebenen Geometriemerkmalen übereinstimmen. Die für die Optimierungsrechnungen erforderlichen Geometriemerkmale können hierbei beispielsweise aus OCT- oder auch konfokalen Aufnahmen stammen.In In a particular embodiment, the determination of the local Scaling factors from the deviations of the geometry features by optimization calculation. The scaling factors are varied until the reconstructed geometric features with the known, predetermined Geometry features match. The for the Optimization calculations required geometry features can Here, for example, come from OCT or confocal recordings.

Die lokalen Skalierungsfaktoren werden zumindest für einen lokal begrenzten Bereich ermittelt, die der Größe der zum Vergleich ausgewählten Strukturen der Medien des Auges entsprechen.The local scaling factors are at least for one localized area determines the size the structures of the media selected for comparison Correspond to the eye.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden vorzugsweise 25, mindestens jedoch 9 lokale, gleichmäßig verteilte Skalierungsfaktoren durch Vergleich und Optimierungsrechnung ermittelt. Die Bestimmung zusätzlich, dazwischen liegender Skalierungsfaktoren erfolgt mit Hilfe bekannter Interpolationsverfahren.In a further advantageous embodiment are preferably 25, at least 9 local, evenly distributed Scaling factors determined by comparison and optimization calculation. The determination of additional intervening scaling factors takes place with the aid of known interpolation methods.

Obwohl die Genauigkeit der rekonstruierten 2D- oder 3D-Darstellungen der Medien eines Auges durch eine möglichst große Anzahl der durch Vergleich und Optimierungsrechnung ermittelten Skalierungsfaktoren erhöht werden kann, hat sich gezeigt, dass die Anzahl von 25 durchaus ausreichend ist. Zusätzliche Skalierungsfaktoren können durch Interpolation wesentlich schneller ermittelt werden.Even though the accuracy of the reconstructed 2D or 3D representations of the Media of an eye through the largest possible Number of calculated by comparison and optimization calculation Scaling factors can be increased, it has been shown that the number of 25 is quite sufficient. additional Scaling factors can be significant through interpolation be determined faster.

Es versteht sich von selbst, dass Skalierungsfaktoren in Abhängigkeit der abzubildenden Medien des Auges jeweils neu zu ermitteln sind, da die unterschiedlichen Medien nicht zwingend gleiche Strukturmerkmale aufweisen. Für die Ermittlung lokaler Skalierungsfaktoren für unterschiedliche Medien des Auges sind entsprechend unterschiedliche Strukturen für deren Ermittlung auszuwählen.It It goes without saying that scaling factors depend on the media of the eye to be imaged are each to be newly determined, because the different media do not necessarily have the same structural features exhibit. For determining local scaling factors for different media of the eye are appropriate to select different structures for their determination.

Unter Umständen kann es auch vorkommen, dass die Medien des Auges an der betreffenden Stelle keine geeignete Struktur aufweist. In diesem Fall kann der Skalierungsfaktor an einer benachbarten Stelle ermittelt und interpoliert werden. In engen Grenzen ist es sogar möglich, dass der so ermittelte Skalierungsfaktor extrapoliert wird.Under It may also happen that the media of the eye has no suitable structure at the point concerned. In In this case, the scaling factor may be at an adjacent location be determined and interpolated. In narrow limits, it is even possible that the scaling factor thus determined extrapolates becomes.

Bereits ermittelte Skalierungsfaktoren zur Korrektur von Verzerrung können mit einfachen, optischen Modellen des Auges auf andere Bereiche des Auges übertragen werden. So lässt sich beispielsweise mit der Abbildungsgleichung der lokale Skalierungsfaktor, der anhand der Arterien und/oder Venen in der Retina bestimmt wurde, auf das davor liegende Nervengewebe übertragen.Already determined scaling factors for Correction of distortion can be transferred to other areas of the eye with simple, optical models of the eye. For example, with the imaging equation, the local scaling factor, which was determined on the basis of the arteries and / or veins in the retina, can be transferred to the nerve tissue lying in front of it.

Aus den ermittelten lokalen Verzerrungen und dem ebenfalls bekannten optischen Aufbau des Auges lassen sich typische optische Fehler des Auges, wie beispielsweise Fehlsichtigkeit und Astigmatismus ermitteln und dem jeweiligen Patientenauge zuordnen.Out the detected local distortions and the well-known optical structure of the eye can be typical optical errors of the eye, such as ametropia and astigmatism determine and assign to the respective patient's eye.

Da die ermittelten, individuellen optischen Fehler von Patientenaugen somit auch anderen ophthalmologischen Geräten zugänglich gemacht werden können, können diese auch für die absolute Korrektur von Fundusbildern Verwendung finden.There the determined, individual optical errors of patient eyes thus also accessible to other ophthalmic devices These can also be done for to use the absolute correction of fundus images.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden den Medien des Auges externe und/oder molekulare Marker zugesetzt, die als bekanntes Geometriemerkmal dienen.In a particularly advantageous embodiment, the media of the Auges external and / or molecular markers added as known Serve geometry feature.

Während externe Marker separate Stoffe sind, die in den menschlichen Stoffkreislauf eingebracht werden, gehen molekulare Marker nach dem Einbringen chemische Bindungen mit vorhandenen Körpersubstanzen ein.While External markers are separate substances that enter the human material cycle are introduced, molecular markers go after introduction chemical bonds with existing body substances.

Dabei sind die einzubringenden Marker so auszuwählen, dass diese mit dem verwendeten Messverfahren erfasst und aufgelöst werden können. Für die Messung mit einem OCT-Verfahren wären Marker der Größenordnung 5 μm bis in den 1/10 mm-Bereich sinnvoll. Außerdem sollen die Marker ein geeignetes Streu- oder Absorptionsverhalten bzw. Fluoreszenzverhalten aufweisen, wobei bei der Ausnutzung der Fluoreszenz auch die Möglichkeit der sogenannten Fluorescence resonance energy transfer (kurz FREI) Anwendung finden können.there the markers to be inserted are to be selected so that these recorded and resolved with the measuring method used can be. For measurement with an OCT method would be markers of the order of 5 microns up to the 1/10 mm range makes sense. In addition, the Marker a suitable scattering or absorption behavior or fluorescence behavior in the exploitation of fluorescence also the possibility of so-called fluorescence resonance energy transfer (short FREI) application can find.

Vorzugsweise weisen die externen Marker eine Kugelform definierter Größe auf. Dies hat den Vorteil, dass der externe Marker in allen Bildern, unabhängig von der Orientierung der Struktur als kreisrundes Objekt zu erkennen ist. Durch die definierte Größe wird das Erkennen von Abbildungsfehlern noch verbessert. Unter Berücksichtigung von Brechzahl und Dispersion ist beispielsweise die Verwendung von Latexkügelchen denkbar.Preferably the external markers have a spherical shape of defined size on. This has the advantage that the external marker in all images, regardless of the orientation of the structure as a circular Object is recognizable. Due to the defined size the recognition of aberrations is further improved. Considering of refractive index and dispersion is, for example, the use of Latex beads conceivable.

Unter externen Markern oder auch molekularen Markern sind in der Molekularbiologie Stoffe zu verstehen, die eindeutig identifizierbar sind und deren Ort im Genom bekannt sind. Die Marker werden dazu so gentechnisch eingebaut, angelagert oder zugegeben, dass ihre Anwesenheit in einem Organismus leicht erkannt werden kann. Die Erkennbarkeit kann dabei durch Verbindung derartiger Marker mit Genen, die durch Fluoreszenz erkennbar sind, verbessert werden.Under External markers or even molecular markers are in molecular biology Understand substances that are clearly identifiable and their Place in the genome are known. The markers are so genetically engineered built in, attached or added to their presence in one Organism can be easily recognized. The recognizability can thereby by linking such markers to genes generated by fluorescence can be improved.

Vorzugsweise sich die externen Marker in den gewünschten Medien des Auges nur für eine Mindestmesszeit verfügbar und bauen sich ohne Komplikationen und Nebenwirkungen im Körper ab und sind bioverträglich.Preferably the external markers in the desired media of the Eye only available for a minimum measuring time and Build without complications and side effects in the body and are biocompatible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die lokalen Tiefen- bzw. A-Scans dazu verwendet, Augenbewegungen zu detektieren und oder auszugleichen. Dazu wird in den Einzelbildern der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans ein und dasselbe Geometriemerkmal einer Struktur ausgewählt. Zur Detektion von Augenbewegungen wird kontrolliert, ob sich das Geometriemerkmal in den Ein zelbildern an der gleichen Stelle befindet, denn dies ist nur der Fall, wenn keine Augenbewegung stattgefunden hat.In In another advantageous embodiment, the local depth or A-scans used to detect eye movements and or compensate. For this purpose, in the individual pictures of the local depth or A-scans one and the same geometry feature of a structure selected. For the detection of eye movements, it is checked whether the Geometry feature in the single images located in the same place, because this is only the case if no eye movement occurred Has.

Zum Ausgleich von Augenbewegungen werden die Einzelbilder der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans so übereinander gelegt, dass sich die Geometriemerkmale decken. Dadurch kann die Genauigkeit der Bestimmung von absoluten Größen am Auge auch in laterale Richtung noch verbessert werden.To the Compensation of eye movements become the frames of the local Depth and A scans are superimposed on each other cover the geometry features. This can improve the accuracy of the determination from absolute sizes on the eye also in lateral Direction to be improved.

Zusätzlich zu dieser Ausgestaltung kann das Verfahren dazu verwendet werden, Gefäßverläufe zu detektieren, indem die Einzelbilder der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans von ein und demselben Gefäß übereinander gelegt werden und zwar, ohne dass diese gegeneinander verschoben werden. Aus dem ermittelten Gefäßverlauf lässt sich der kleinste Querschnitt detektieren.additionally to this embodiment, the method can be used To detect vessel courses by the Single images of the local depth or A-scans of one and the same Vessel are placed one above the other and indeed, without these being shifted against each other. From the determined Vascular history can be the smallest Detect cross section.

Des Weiteren ist es möglich für den aus den lokalen Tiefen- bzw. A-Scans ermittelten Gefäßverlauf ein mittleres Verhältnis zwischen lateraler und axialer Ausdehnung des Gefäßes zu bestimmen. Aus diesem Größenverhältnis kann abgeleitet werden, ob eine Kalibrierung mit hoher Wahrscheinlichkeit erforderlich ist.Of Furthermore, it is possible for those from the local Depth or A-scans determined vessel course an average ratio between lateral and axial To determine expansion of the vessel. For this Size ratio can be derived whether a calibration is required with high probability.

So können beispielsweise nach einem, ringförmig um die Papille erfolgten Scan die oberflächennahen Gefäße im Umkreis um die Papille auf diese Verhältnis untersucht werden, wobei Verhältnisse zwischen lateraler und axialer Ausdehnung von kleiner 1 darauf schließen lassen, dass eine Kalibrierung noch erforderlich ist.So For example, after a ring around The papilla was scanned the near-surface vessels around the papilla examined for this ratio be, where ratios between lateral and axial Expansion of less than 1 suggests that a calibration is still required.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können die ermittelten lokalen Skalierungsfaktoren und/oder die daraus bestimmten 2D- oder 3D-Darstellungen der Medien eines Auges mit absoluten Messwerte in alle Richtungen, auf andere ophthalmologische Systeme übertragen werden.In a particularly advantageous embodiment, the determined local scaling factors and / or determined therefrom 2D or 3D representations of the media of an eye with absolute readings in all directions, to other ophthalmic systems become.

Werden beispielsweise die absoluten Messdaten lokaler Tiefen- bzw. A-Scans auf der Basis eines OCT-Verfahrens dazu benutzt, lokale Skalierungsfaktoren und/oder 2D- oder 3D-Darstellungen der Medien eines Auges mit absoluten Messwerten in alle Richtungen zu ermitteln, so können diese auch dazu verwendet werden, eine Funduskamera für Messungen bzw. Bilder zu skalieren um so eine absolute Funduskamerakalibrierung in laterale Richtung an diesem Auge zu erreichen.Become For example, the absolute measurement data of local depth or A-scans used on the basis of an OCT method, local scaling factors and / or 2D or 3D representations of the media of an eye with absolute To determine measured values in all directions, they can also be used to create a fundus camera for measurements or images to scale so as an absolute Funduskamerakalibrierung in lateral direction to reach this eye.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, mit der die Nachteile des bekannten Standes der Technik behoben werden, so dass eine absolute Bestimmung von Größen am Auge auch in laterale Richtung mit hoher Genauigkeit erfolgen kann und die biometrischen, zwei- oder auch dreidimensionalen Darstellungen auf absoluten, fehlerfreien Messwerten basieren.With the method according to the invention becomes a solution provided with the disadvantages of the known Prior art be remedied so that an absolute determination of sizes on the eye also in the lateral direction with high accuracy can be done and the biometric, two- or also three-dimensional representations on absolute, error-free Measurements are based.

Dabei werden absolute Tiefenscans der optischen Biometrie sowie bekannte Merkmale von Strukturen am Auge verwendet, um die Absolutmessung auch für die laterale Richtung zu gewährleisten. Hierfür werden lokale Skalierungsfaktoren bestimmt, die die individuellen, optischen Fehler des menschlichen Auges beschreiben.there are absolute depth scans of optical biometry as well as well-known Features of structures on the eye used to measure the absolute also to ensure the lateral direction. Therefor local scaling factors are determined which are the individual, Describe optical errors of the human eye.

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Claims (15)

Verfahren zur Bestimmung absoluter Messwerte eines Auges, basierend auf absoluten Messdaten lokaler Tiefen- bzw. A-Scans sowie bekannter Strukturen der Medien eines Auges, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen der Medien des Auges bekannten Geometriemerkmale aufweisen, die mit den aus den Messdaten der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans rekonstruierten Geometriemerkmalen verglichen werden, aus den ermittelten Abweichungen der Geometriemerkmale lokale Skalierungsfaktoren bestimmt werden und dass mit deren Hilfe die Medien eines Auge so rekonstruiert werden, dass 2D- oder 3D-Darstellungen der Medien eines Auges in alle Richtungen absolute Messwerte aufweisen.Method for determining absolute measured values of an eye, based on absolute measurement data of local depth or A-scans and known structures of the media of an eye, characterized in that the structures of the media of the eye have known geometric features that match those of the measured data of the local Depth or A-scans are reconstructed geometry features are determined from the determined deviations of the geometry features local scaling factors and that with their help, the media of an eye are reconstructed so that 2D or 3D representations of the media of an eye in all directions absolute Have measured values. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bekannten Geometriemerkmale der Strukturen der Medien eines Auges aus den Messdaten der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans innerhalb eines kleinen Volumens rekonstruiert werden.Method according to claim 1, characterized in that that the known geometric features of the structures of the media Eye from the measurement data of the local depth or A-scans within a small volume can be reconstructed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Strukturen der Medien eines Auges Blutgefäße, Stäbchen bzw. Zäpfchen oder auch Nervenzellen verwendet werden.Method according to claim 1 or 2, characterized that as structures of the media of an eye blood vessels, Chopsticks or suppositories or nerve cells be used. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der lokalen Skalierungsfaktoren aus den Abweichungen der Geometriemerkmale durch Optimierungsrechnung erfolgt, indem die Skalierungsfaktoren so lange variiert werden bis die rekonstruierten Geometriemerkmale mit den bekannten, vorgegebenen Geometriemerkmalen übereinstimmen.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the determination the local scaling factors from the deviations of the geometry features by optimization calculation done by the scaling factors until the reconstructed geometry features are varied agree with the known, predetermined geometric features. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokaler Skalierungsfaktor zumindest für einen lo kal begrenzten Bereich ermittelt wird, der der Größe der zum Vergleich ausgewählten Struktur der Medien des Auges entspricht.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that a local scaling factor determined at least for a lo limited area will be the size of the selected for comparison Structure of the media of the eye corresponds. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise 25, mindestens jedoch 9 lokale, gleichmäßig verteilte Skalierungsfaktoren durch Vergleich und Optimierungsrechnung und zusätzliche Skalierungsfaktoren durch Interpolation ermittelt werden.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that preferably 25, at least 9 local, evenly distributed Scaling factors through comparison and optimization calculation and additional scaling factors determined by interpolation become. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Skalierungsfaktoren für unterschiedliche Medien des Auges zu ermitteln sind, wobei entsprechend unterschiedliche Strukturen für deren Ermittlung auszuwählen sind.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the local scaling factors are to be determined for different media of the eye correspondingly different structures for their Determination to be selected. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierungsfaktoren für Medien des Auges, die keine geeigneten Strukturen aufweisen, an benachbarten Stellen ermittelt und interpoliert, in engen Grenzen extrapoliert oder mit einfachen optischen Modellen übertragen werden.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the scaling factors for media of the eye that do not have suitable structures, determined and interpolated at neighboring locations, within narrow limits extrapolated or transferred with simple optical models become. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Medien des Auges externe und/oder molekulare Marker zugesetzt werden, die als bekanntes Geometriemerkmal dienen.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the media of External and / or molecular markers may be added to the eye serve known geometry feature. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Marker vorzugsweise eine Kugelform definierter Größe aufweisen.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the external markers preferably a spherical shape of defined size exhibit. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Tiefen- bzw. A-Scans dazu verwendet werden, Augenbewegungen zu detektieren, indem in den Einzelbildern der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans ein und dasselbe Geometriemerkmal einer Struktur ausgewählt und kontrolliert wird, ob sich dieses in den Einzelbildern an der gleichen Stelle befindet.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the local depth or A-scans are used to detect eye movements, by entering in the images of the local depth or A-scans and the same geometry feature of a structure selected and is controlled, whether this in the frames at the same place. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Tiefen- bzw. A-Scans dazu verwendet werden Augenbewegungen auszugleichen, indem in den Einzelbildern der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans ein und dasselbe Geometriemerkmal einer Struktur ausgewählt und die Einzelbildern so übereinander gelegt werden, dass sich die Geometriemerkmale decken.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the local depth or A-scans are used to compensate for eye movements, by entering in the images of the local depth or A-scans and the same geometry feature of a structure selected and the frames are superimposed so that the geometry features coincide. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Tiefen- bzw. A-Scans dazu verwendet werden, Gefäßverläufe zu detektieren, indem die Einzelbilder der lokalen Tiefen- bzw. A-Scans von ein und demselben Gefäß übereinander gelegt werden.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the local depth or A scans are used to vessel trajectories detected by the individual images of the local depth or A-scans of one and the same vessel on top of each other be placed. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Tiefen- bzw. A-Scans dazu verwendet werden, aus dem Gefäßverlauf den kleinsten Querschnitt zu detektieren.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the local depth or A scans are used from the vessel course to detect the smallest cross-section. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten lokalen Skalierungsfaktoren und/oder die daraus bestimmten 2D- oder 3D-Darstellungen der Medien eines Auges mit absoluten Messwerte in alle Richtungen, auf andere ophthalmologische Systeme übertragbar sind.Method according to at least one of the aforementioned Claims, characterized in that the determined local scaling factors and / or the resulting 2D or 3D representations of the media of an eye with absolute measurements in all directions, transferable to other ophthalmic systems are.
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